沈 琳（燕山大學(xué)里仁學(xué)院，河北秦 皇島 066004）

納米材料毒性和安全性研究進(jìn)展

沈 琳
（燕山大學(xué)里仁學(xué)院，河北秦 皇島 066004）

自從納米材料問世以來，對(duì)納米材料的研究不斷取得進(jìn)一步的發(fā)展。目前，對(duì)其研究主要在以下幾個(gè)方面。一是對(duì)于納米組裝體系的設(shè)計(jì)方面，二是關(guān)于高性能的納米材料的合成方面，三是對(duì)納米涂層材料的設(shè)計(jì)的方面，四是對(duì)納米顆粒表面的修飾的方面。同時(shí)，在納米材料廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也帶來了安全方面的問題。尤其對(duì)于納米材料的毒性的研究具有重要的實(shí)際意義。本文首先討論了納米材料對(duì)人體產(chǎn)生危害的途徑，然后分析了納米材料危害人體健康的原理，最后說明了對(duì)納米材料的安全性研究取得的進(jìn)展。

納米材料；納米技術(shù)；安全性；危害途徑；評(píng)價(jià)

1 納米材料對(duì)人體產(chǎn)生危害的途徑

1.1 呼吸系統(tǒng)能夠維持人體機(jī)體的新陳代謝以及其他重要的生理功能

由于納米材料在體積上很小，所以當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，納米材料很容易被擴(kuò)散到空氣當(dāng)中。人體處在這樣的環(huán)境中，會(huì)使納米粒子通過呼吸道進(jìn)入到人體當(dāng)中。并且納米顆粒表面積較大，進(jìn)入到肺部時(shí)會(huì)對(duì)肺部產(chǎn)生影響。尤其是納米顆粒中有自由基，屬于超細(xì)顆粒物，如果讓其穿透了肺間質(zhì)的時(shí)候，會(huì)和肺間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生化學(xué)作用，這樣很容易引起肺部的疾病。

1.2 皮膚對(duì)于人體抵抗外界的損害來說是非常好的一道屏障

起到防火墻的作用。雖然皮膚作為防火墻具有良好的防御作用，但是對(duì)于納米顆粒來說皮膚的防御作用會(huì)大打折扣。這是因?yàn)榧{米顆粒粒徑非常小，而且其表面的性質(zhì)可以發(fā)生改變而適應(yīng)皮膚間的孔隙，從而能夠穿透皮膚而到達(dá)人體當(dāng)中。并且由于人體的皮膚很容易出現(xiàn)損傷，因此一旦皮膚受損，納米顆粒就會(huì)乘虛而入，從而進(jìn)入到人體當(dāng)中而造成某些疾病的產(chǎn)生。

1.3 我國目前在很多產(chǎn)品當(dāng)中都使用了納米材料作為包裝的原料

比如牙膏的包裝，藥品膠囊的包裝，口香糖的包裝，藥品添加劑的包裝等等。所以，當(dāng)人體在消費(fèi)這些食品的時(shí)候，會(huì)將納米材料通過消化道而吸收到人體當(dāng)中。另外，人體在呼吸的過程中也會(huì)產(chǎn)生呼吸道的纖毛運(yùn)動(dòng)以及黏液運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)會(huì)將納米顆粒帶到人體的食道當(dāng)中，從而進(jìn)入到消化道，引起消化道的疾病。

2 納米材料危害人體健康的原理分析

納米材料對(duì)人體健康的影響主要是自由基這一物質(zhì)。據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，在實(shí)驗(yàn)中納米材料會(huì)產(chǎn)生活性氧自由基這一物質(zhì)。該物質(zhì)會(huì)對(duì)線粒體的代謝產(chǎn)生影響。這是因?yàn)榧{米顆粒在粒徑上以及化學(xué)成分上能夠與線粒體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使線粒體的代謝發(fā)生相應(yīng)的改變。這一代謝的變化會(huì)影響人體抗氧化的防御機(jī)制，從而降低人體的抵抗能力。如果納米顆粒通過上述途徑沉積在人體的肺部之后,會(huì)破壞細(xì)胞膜，然后進(jìn)入到細(xì)胞的內(nèi)部。這時(shí)納米顆粒會(huì)和其中的核酸等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使細(xì)胞的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，最后會(huì)造成分子功能的改變。納米材料中產(chǎn)生的自由基會(huì)通過使細(xì)胞膜過氧化而對(duì)之進(jìn)行破壞，阻礙細(xì)胞正常功能的運(yùn)轉(zhuǎn)。不過根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，自由基對(duì)基因的質(zhì)量以及濃度沒有太大的影響，對(duì)線粒體的活性影響也不大。納米材料對(duì)于細(xì)胞的損害最典型的在于其對(duì)巨噬細(xì)胞骨架上。如果納米顆粒的濃度達(dá)到一定的程度，會(huì)對(duì)細(xì)胞骨架正常功能的運(yùn)行產(chǎn)生阻礙甚至消除的影響。具體來說，高濃度的納米顆粒會(huì)對(duì)細(xì)胞間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生一定的阻礙，從而造成細(xì)胞硬度過高，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞喪失其吞噬能力,這樣最終會(huì)對(duì)細(xì)胞的增殖產(chǎn)生影響,人體的表現(xiàn)為患上肺部慢性炎癥。另外，人體在呼吸的過程中也會(huì)產(chǎn)生呼吸道的纖毛運(yùn)動(dòng)以及黏液運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)會(huì)將納米顆粒帶到人體的食道當(dāng)中，從而進(jìn)入到消化道，引起消化道的疾病。

3 對(duì)納米材料的安全性研究取得的進(jìn)展

目前就世界范圍內(nèi)來看，外國對(duì)于納米材料的安全性取得了較大的進(jìn)步，對(duì)納米材料對(duì)于人體以及自然生態(tài)的影響有了一定的認(rèn)知，初步的建立了納米材料安全性評(píng)價(jià)機(jī)制。我國對(duì)于納米材料在安全性方面的研究不是很多，資料也不充足，但是很多與之有關(guān)的方面的專家提供了一些具有借鑒意義的資料。目前國內(nèi)外關(guān)于納米材料安全性的研究以及評(píng)價(jià)獲得了共同的認(rèn)知。針對(duì)納米材料的安全性，要從以下幾個(gè)方面入手來進(jìn)行研究。一是危害認(rèn)定的方面，二是危害途徑評(píng)定的方面，三是毒性評(píng)估的方面，四是危險(xiǎn)度特征分析的方面。其次要合理的安排對(duì)納米材料進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)的步驟。要科學(xué)合理的組織好納米材料的安全性評(píng)價(jià)的步驟，需要與上述的納米材料進(jìn)入到人體的途徑相結(jié)合，從而來有效的確定其步驟。具體來說，對(duì)納米材料的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)的步驟要從四大方面進(jìn)行分析。一是從危害途徑的方面進(jìn)行分析，對(duì)納米材料進(jìn)行危害評(píng)價(jià)需要通過以下的方式。要判斷產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中有沒有造成納米材料的泄漏。并且在使用后的廢棄環(huán)節(jié)中要保證納米材料沒有泄漏到環(huán)境當(dāng)中。另外，要判斷納米材料有沒有通過空氣或者土壤或著水進(jìn)行傳播。二是從危害特征的方面進(jìn)行分析，對(duì)納米材料的危害特征進(jìn)行研究需要對(duì)人體和環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，將其與納米顆粒的危害形式和途徑以及其危害率聯(lián)系起來并且要科學(xué)的判斷那些形式容易造成納米顆粒的滯留或者積蓄。三是從危害識(shí)別和表征的方面進(jìn)行分析，這一方面要求在評(píng)價(jià)納米材料的危害特性時(shí)要進(jìn)行一系列的生物實(shí)驗(yàn)，通過詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來明確人體和納米材料在劑量上的關(guān)系。四是從危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的方面進(jìn)行分析。對(duì)納米材料的危險(xiǎn)度進(jìn)行評(píng)價(jià)需要判斷實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍芊窳己玫膶?duì)納米材料的劑量以及反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行觀察和記錄。要通過實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠泶_定三個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一是最大無作用的劑量，二是遲發(fā)性運(yùn)動(dòng)的障礙，三是預(yù)測無效應(yīng)的濃度。上述的方面表明我國對(duì)于納米材料的安全性有了一定程度的發(fā)展。

4 小結(jié)

在納米材料的應(yīng)用中，對(duì)其安全性的研究理論也相應(yīng)不斷的問世。國內(nèi)外對(duì)于納米材料安全性的研究上有一些的共同點(diǎn)，那就是納米材料對(duì)人體的組織器官以及細(xì)胞分子等會(huì)產(chǎn)生或大或小的影響。納米技術(shù)方興未艾，對(duì)于各個(gè)國家來說都有十分重要的意義。因此，要將納米材料的安全性評(píng)價(jià)作為重要的工作來看展，確保納米材料的安全性，促進(jìn)納米技術(shù)的發(fā)展。

[1]劉桐,唐慧琴,張學(xué)華.鍍銀納米碳管的抗菌研究[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào),2007,27（04）:269-273.

[2]張莉芹，袁澤喜．納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展及其應(yīng)用[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,26（03）:235-237．

[3]張浩,劉秀玉.納米技術(shù)在建筑涂料中的應(yīng)用及前景[J].涂料工業(yè),2012,42（05）:72-74.